Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ДЕФЕКТОВ С ПРИМЕСЯМИ
135
величину измеряемого сопротивления, что связано с характером распределения силовых линий в геометрии облучения (рис. 4.25, б).
В случае расположения «дефектной области» между электродами (как это показано на рис. 4.25, в) четырехэлектродный метод пе чувствует связанного с этим участком изменения AR/R0, так как здесь имеет место параллельное включение больших сопротивлений, не оказывающее измеримого влияния на суммарное сопротивление образца. Следовательно, для объяснения результатов с облучением через маски (см. кривые 2 и 3 рис. 4.24) необходимо допустить проппкповеппе созданной облученном высокоомной области в соседние участки и далее под контакты (рис. 4,25, г, д), т. е. допустить возможность низкотемпературной (ГоСл = 90К) диффузии радиационных дефектов в иодкоптактпуго необлучаемую область кристалла.
Коэффициент диффузии радиационных дефектов качественно может быть оценен, если исходить из предположения, что а) диффузионный пробег активных центров, вызывающих возрастание сопротивления (см. рис. 4.24, кривая 2), равен 100 мкм; б) за время облучения 10'* с наводится радиационный эффект величиной Ai?/jR0 = 30%. При облучении кристалла без масок эта величина достигается за время, равное приблизительно 100 с; в) справедливо предположение, что концентрационный профиль распределения дефектов описывается функцией ошибок. В этом случае коэффициент диффузии равен D = ж2/4? ~ 10~9 см2/с [U.
В работах [41, 42\ проведено сравнение результатов измерений катодопроводимостп Si-пластпп [41, 42] с радиационными изменениями темпового сопротивления кристаллов, предварительно облученных электронами допо-роговых энергий [21—25]. Основываясь на том, что вариация проводимости в первом случае (кривые 3—-5 рис. 4.26) обусловлена Процессами десорбции газов, а по радиационным дефектообразованием, авторы [41, 42] сделали вывод об отсутствии радиационного дефектообразования в Si, в отличие от авторов [21—25J. .
Рассмотрим эти результаты. В [41, 42] исследовались монокристаллы и эпитаксиальные пленки тг-Si и ?-Si (р« 1 Ом • см). Облучение электронами с энергией от
136 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 4
1,4 до 20 кэВ проводилось в вакууме 5 • 10-в мм рт. ст. при 300 К. Использовались импульсный (длительностью 80 не, Ф от 4 • 104 до 10э см-2) и стационарный (/ = = 1,8 • 101г см-2 ¦ с-1) режимы облучения.
В первом случае измерялась кинетика релаксации наведенной проводимости. Дозовая зависимость катодопро-водимости в стационарном режиме облучения приведена
Рис. 4.26. Дозовая зависимость относительного изменения сопротивления p-Si. Кривые: 1 и 2— результаты авторов [21-—25], 3—5 — авторов [41. 421. Для получения значений Ф, соответствующих разным кривым, необходимо умножить цифры по оси абсцисс на 0,388 (4); 2,38 (1, 2); 2,85 (5) и 1 (3).
на рис. 4.27. Кривые соответствуют подпучковой проводимости Si. Характерные особенности радиационных изменений R/R0 указывают, что допороговые эффекты вызваны радиационной десорбцией под электронной бомбардировкой и замедленной в высоком вакууме адсорбцией. Спад и выход на насыщение кривой катодопроводи-мости (см. рис. 4.27) с ростом интегрального потока частиц связаны с постепенным опустошением центров сорбции [41, 42].
Долговременные вариации проводимости после выключения пучка электронов (отжиг при Тотж = 300 К) описывают кинетику адсорбции, которая существенно замедлена в среде с высоким вакуумом (~5-10~9 мм рт. ст.). В экспериментах [41, 42] и [21—25] изучались разные эффекты: пострадиационные изменения темнового
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЕФЕКТОВ С ПРИМЕСЯМИ
137
сопротивления и катодопроводимость. Отметим, что в этих экспериментах существенно различны плотность потока частиц и интегральная доза облучения.
В целях исключения вклада контактных явлений в катодопроводимость в работах [41, 42] образцы облучались с масками. Геометрия расположения пучка показана
Фо
Рис. 4.27. Дозовая зависимость катодопроводимости p-Si. Цифры на кривых указывают энергию электронов. Толщина эпитаксиального слоя d~ <*4,5 мкм, р= 1,14 Ом-смД = 3'10~6 А/см2, Г0рл = Гизм = 300К.Сплошные линии — теоретический расчет, точки — экспериментальные данные [42].
на рис. 4.28. Зазор между облучаемым участком и электродами с обеих сторон пучка составляет примерно по
0,7—1 мм. Согласно [1, 25] расползание «дефектной области» в необлучаемые участки при столь большом зазоре должно длиться в течение времени, значительно
Рис. 4.28. Схема облучения в опытах [42]. Заштрихованная область — облучаемый участок кристалла, черные участки — электроды.
превышающем экспозицию облучения для эксперимента [42]. Время диффузии радиационных дефектов, равное
138 ДЕФЕКТЫ В АТОМАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [ГЛ. 4
времени накопления дозы 2 • 1018 см-2 прн 1 = = 1,8 • 1012 см“2 • с-1, было недостаточным для обнаружения вклада в катодопроводнмость относительного изменения темпового сопротивления образцов.
В предположении, что в условиях опытов [41] п Г24 i имеют место приблизительно одинаковые скорости рас-ползаппя «дефектной области», была проведена оценка
